移动平台游戏网络重连方案(转)

Posted 2020-10-08 Compute

　1、背景

　　移动网络信号波动频繁，给移动游戏开发者带来诸多困扰，处理不好会造成较差的用户体验以及重复扣道具等严重问题。因此弱网络问题在TDR技术评审中作为客户端重点挑战项，并且弱网络专项测试达标后方能上线。本文就过往项目中遇到的问题给出一种比较通用解决方案。

　　2、网络连接方式

　　通常游戏客户端都是通过创建socket与服务器取得连接，但也会根据使用场景划分成两种连接方式：TCP连接和HTTP连接。

　　1) TCP连接即我们常说的长连接。这种连接方式下socket连接一旦建立，通信双方即可相互发送数据，直到一方终止连接。目前公司的移动端联网游戏多采用这种数据通讯方式。

　　2) HTTP连接即我们常说的短连接。这种连接采用的是“请求-响应”的通讯方式，每次交互由客户端发起请求，服务器收到请求后才能回复数据，数据传输完成后，socket连接便断开。在下载CDN资源或云配置时通常会采用这种连接方式。

　　3、网络检测

　　3.1 检测设备的网络环境

　　ios和android都提供了检测本地网络环境的方法，具备我们需要的功能：

　　1) 网络环境标识，区分当前网络环境：WIFI/WWLAN/NOTREACHABLE等。

　　2) 网络切换感知，网络环境切换后会收到系统消息。

　　在苹果开发者网站（developer.apple.com）上有一个reachability的例子，对底层网络组件做了封装，可实现此上的功能。Android上提供了Connectivity Manager服务，可加以封装实现同样的功能。附录中提供了相关的开源代码，并分别封装了reachability在iOS和Android平台上的实现。

　　3.2 检测心跳超时和回包超时

　　心跳即每一定时间间隔（假定15秒）客户端和服务器进行一次请求/应答，来判断对方是否存活。若客户端发送请求成功后，长久（假定60秒）未收到服务器的回应，则认为连接已经中断或者服务器宕机。若服务器长久（假定300秒）未收到客户端请求，则可以认为客户端已经离线。另外常规的业务数据包也可以认为是心跳包的扩展，所以每次业务数据包通信成功，客户端和服务器都要重新计时。一般心跳包是一个空的数据包，以节约流量，但通常也会包含少量字段，比如客户端和服务器的时间同步信息等。

　　一些关键协议，比如进入房间的请求，需要等待服务回应后才能扣除体力进入房间。但网络不稳定时，可能客户端的请求发送成功，服务器的回应却迟迟没有收到，这种情况下，客户端需要做一个超时控制，比如15秒后客户端还没有收到回包，则给出提示，不能让客户端无限的等待。这种因果关联的一对协议我们称作请求-应答协议，建议所有关键协议都采用这种机制。有一点要注意，这种异步操作有一个等待的时间，一般这段时间都会屏蔽输入（转菊花/show activity indicator），避免用户进行其他操作导致重复请求。这也要求我们在代码逻辑层面上避免多个关键协议的嵌套和并发。

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　　3.3 检测发包失败

　　一般来讲reachability足够灵敏可靠，设备网络发生变化时能及时感知，只要监听到状态切换为NOTREACHABLE便可认为断线了（需要排除瞬断的情况），但reachability也有限制，无法感知到传输层连接断开。举个例子：手机和无线路由器连接正常，但是无线路由器和modem连接中断，这时reachability是检测不到网络断开的。此时需要依据socket错误码来判断网络情况。

　　3.4 检测socket状态

　　以上几种机制都是在应用层做网络状况检测，基本上可以应对大部分情况，但有时为了更好的用户体验，我们需要更加精准的检测方式。获取socket底层错误码及状态能为我们提供更多的判断依据。因实际项目中并未用到这方面的内容，便不在这里扩展。

　　3.5 检测网络延迟

　　某些类型的游戏对网络延迟特别敏感（如实时对战类游戏），较高的网络延迟将会导致惨不忍睹的体验。这些类型的游戏不但要从技术层面做优化，同时也要根据用户当前的网络延迟加以限制。比如平均延迟在1000ms以上便提示无法游戏。我们可以采用两种方式评估延迟：信号强度（received signal strength indication）和收发包时间统计。

　　1) 信号强度（RSSI）检测：这种判断网络延迟的方式不具客观性，因为网络延迟不仅取决于信号强度，同时受到带宽、传输节点数、网络硬件吞吐量等一系列因素的影响。但在其他参数相对固定的情况下，我们仍然可以参考信号强度来评判网络状况，同reachability类似，RSSI能及时给我们当前网络状态的反馈。在Android平台上使用WifiManager类可以获取具体RSSI值及信号强度等级。不幸的是iOS 5.0及以后的系统都不再支持RSSI的获取（当然jailbreak之后还是可以的）。

　　2) 收发包时间统计：即在客户端和服务器时间同步的情况下，每个数据包带一个时间戳信息，基于过往的数据包计算平均网络延迟。这种检测方式相对合理，但是时效性较差，在网络波动频繁时不能及时正确评估，相反在连接平稳的网络环境中，会得到理想的效果。

　　在Android平台上要取得一个合理的网络延迟，可以结合以上两种方式。iOS平台上暂时还只能采用第二种方式。

　　4、断线重连机制

　　当检测到断线后，便可以启动重连模式。根据当前的游戏状态确定重连策略，一般有以下三种方式：

　　1) 静默重连，即在用户无感知的情况下进行重连。一般检测到断线后，可以先尝试静默重连一定次数（比如3次）。如果在游戏对战过程中断线，一般也会尽量尝试静默重连并且忽略重连次数，因为此时弹出提示框会打断对战体验的完整性。静默重连提供了一种友好的用户体验，能应付一些短暂的网络中断（比如进出电梯或者进程从后台唤醒等）。

　　2) 显式重连，在静默重连一定次数（假定3次）之后，仍然无法连接成功的情况下，此时需要弹出提示框，中断游戏流程，告知用户当前网络环境较差，引导用户在网络较好时再尝试连接。

　　3) 服务器故障重连，这种情况下客户端无论如何是连接不到游戏服务器的。此时客户端也需要给出正确的引导，而不是误当作断线故障处理。因此我们在断线重连失败之后多加一个步骤：尝试连接CDN服务器，若CDN服务器可以正常连接，那么说明网络畅通，我们去获取CDN上的云配置，检查是否有服务器日常维护的标识，如果有则给出服务器日常维护的公告，否则可以认为服务器宕机，则给出服务器故障的公告。此步骤中若CDN服务器也无法连接，说明网络确实不畅通，可以继续走重连流程或者等待。

　　5、网络协议的制定规范

　　要做到良好的重连体验，不仅需要良好的解决方案，也需要有协议上的支持。通常协议制定时可以参考以下规则：

　　1) 登录协议尽量简单，仅包含必须的字段（如玩家等级，金钱，体力等）。一般重连即需要走重新登录和鉴权流程，精简的登录协议能提高重连效率和节约流量。用户的非关键校验数据（比如背包数据，排行榜，卡牌信息）等可以延迟到界面开启时再请求或者使用本地缓存数据。

　　2) 协议的解耦，不同业务逻辑需要的请求包不同，这里就需要进行协议解耦，减少冗余数据，降低传输的包量，提高单包发送成功率。

　　3) 支持数据包压缩，对于较大的协议包（比如排行榜数据，好友数据等）需要做针对性的压缩，提高单包发送成功率。

　　4) 关键协议需要添加序列号，避免客户端重复请求造成的多次扣费等问题。

　　6、CDN资源下载方案

　　随着硬件和技术的发展，移动游戏品质也和PC端游越来越接近，当然资源量也越来越接近。受限于移动网络带宽，较大的安装包给玩家设置了较高的门槛，因此目前的手游产品也越来越多的考虑微端方案。即安装包只包含部分游戏关卡，或者只作为一个下载器，而完整的游戏资源放在CDN资源服务器上，然后按需下载，这也是一般页游的思路。这种情况下，我们对比了几种打包机制给大家参考。

　　<todo>测试数据稍后提供</todo>

　　附录1：断线重连流程图

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　　附录2：RSSI信号强度分级

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